CN202018334U - 磁电式机械振动传感器 - Google Patents
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Abstract
一种磁电式机械振动传感器，它包括拾振元件、磁电转换电路和电信号处理电路，所述的拾振元件安装在待感应的振动元件上，拾振元件输出变化的磁场引起磁电转换电路中电感L101周围的磁场发生改变，电感L101产生感应电压对电容C110进行充、放电，电容C110的电信号输出作为磁电转换电路的电信号输出与电信号处理电路相连，电信号处理电路的输出作为磁电式机械振动传感器的输出，输出模拟信号。本实用新型磁电式机械振动传感器中，由于机械振动装置与电信号无接触，使得使用寿命大幅度提高；将振动信号转换成电信号后，使得对振动灵敏度调节变得容易；所用元件容易制造，成本较低；抗干扰能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械振动传感器，尤其是将机械振动信号转换为模拟电信号的传感器，具体地说是一种磁电式机械振动传感器。
背景技术
目前，振动传感器按机械接收原理分为相对式和惯性式两种。
相对式电动传感器：基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。
惯性式电动传感器：惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。目前机械式振动传感器大多属于惯性式电动传感器，这种传感器由于采用簧片接触式使得使用寿命与可靠性大打折扣，且成本较高，灵敏度调节范围较低。
发明内容
本实用新型的目的是针对目前机械式振动传感器大多属于惯性式电动传感器，所存在的使用寿命短、可靠性差、成本较高和灵敏度调节范围较低的问题，提出一种相对式电动传感器即磁电式机械振动传感器。
本实用新型的技术方案是：
一种磁电式机械振动传感器，它包括由弹簧、磁钢构成的拾振元件SS101、由电感L101、电容C110构成的磁电转换电路和电信号处理电路，所述的弹簧的一端安装在待感应的振动元件上，弹簧的另一端连接磁钢；弹簧作为磁电式机械振动传感器的信号采集端感应机械振动，弹簧随机械振动装置振动引起磁钢输出变化的磁场；电感L101置于磁钢的一侧，磁钢输出变化的磁场作为拾振元件SS101的磁信号输出引起磁电转换电路中电感L101周围的磁场发生改变，电感L101产生感应电压对电容C110进行充、放电，电容C110的电信号输出作为磁电转换电路的电信号输出与电信号处理电路相连，电信号处理电路的输出作为磁电式机械振动传感器的输出，输出模拟信号。
本实用新型的磁钢或者为磁铁、磁石。
本实用新型的磁钢的一侧连接弹簧，磁钢的另一侧一定距离处设有用于感应磁场变化的电感L101，所述的电感L101与磁钢的距离范围是：2mm-10mm。
本实用新型的电信号处理电路包括由电阻R103、电容C111、二极管D101构成的整流电路，由单片机U101、电阻R101、R105、R107、R121构成的放大电路和由电阻R120、R104，电容C101、102、130构成的外围电路，单片机U101的第8脚输出便于识别的电信号作为磁电式机械振动传感器的输出，输出振动传感信号。
本实用新型的有益效果：
本实用新型磁电式机械振动传感器中，由于机械振动装置与电信号无接触，使用寿命得以大幅度提高；将振动信号转换成电信号后，使得对振动灵敏度调节变得容易；所用元件容易制造，成本较低；抗干扰能力强。
本实用新型可应用于大多数需要进行振动检测的场合，例如防盗、振动测量等领域。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1、2所示，一种磁电式机械振动传感器，它包括由弹簧、磁钢（或者为磁铁、磁石）构成的拾振元件SS101、由电感L101、电容C110构成的磁电转换电路和电信号处理电路，所述的弹簧的一端安装在待感应的振动元件上，弹簧的另一端连接磁钢；弹簧作为磁电式机械振动传感器的信号采集端感应机械振动，弹簧随机械振动装置振动引起磁钢输出变化的磁场；电感L101置于磁钢的一侧，磁钢输出变化的磁场作为拾振元件SS101的磁信号输出引起磁电转换电路中电感L101周围的磁场发生改变，电感L101产生感应电压对电容C110进行充、放电，电容C110的电信号输出作为磁电转换电路的电信号输出与电信号处理电路相连，电信号处理电路的输出作为磁电式机械振动传感器的输出，输出模拟信号。
（1）拾振元件：
拾振元件中：弹簧具有一定机械强度，磁钢为一片，弹簧的一端用于固定磁钢，另一端引出引脚用于焊接到待感应的振动元件上。
本实用新型的磁电式机械振动传感器应用于需要进行振动检测的场合，以防盗为例：待感应的振动元件可以是电路板，它连同磁电式机械振动传感器一通被置于被防盗的电动车、轿车等车体上，也可设置在被防盗的建筑物门窗体上；或者，待感应的振动元件直接采用上述被防盗体上的相关部件；例如车体上的车锁、车门面板等。
这样当无振动时，磁钢周围的磁场基本恒定，一旦发生振动，弹簧纤引磁钢一起振动，引起磁钢周围的磁场发生改变。
本实用新型的磁钢的一侧连接弹簧，磁钢的另一侧一定距离处设有用于感应磁场变化的电感L101，所述的电感L101与磁钢的距离范围是：2mm-10mm，通过调节电感L101与磁钢距离的远近，改善感应振动的灵敏度。电感L101与磁钢距离越近，传感器的灵敏度越高。
（2）磁电转换电路：
磁电转换元件由一个电感L101和一个电容C110组成，将电感L101放置在磁钢的附近，当电感L101周围的磁场发生改变时，电感L101中的线圈相当于切割磁力线产生感应电动势，然后对电容C110进行充电。
（3）电信号处理电路：
电容C110充电后就是一个放电过程，在放电过程中对电信号进行放大处理后输出。本实用新型的电信号处理电路包括由电阻R103、电容C111、二极管D101构成的整流电路，由单片机U101、电阻R101、R105、R107、R121构成的放大电路和由电阻R120、R104，电容C101、102、130构成的外围电路，单片机U101的第8脚输出便于识别的电信号作为磁电式机械振动传感器的输出，输出振动传感信号。
由此可知，本振动传感器应属于相对式电动传感器。
具体实施时：
磁电式机械振动传感器的电原理图如图2所示，其中SS101为拾振元件；电感L101感应周围的磁场强度进行磁电转换；电容C110对L101感应到的电动势进行充放电；处理器U101与其他外围电路组成电信号处理电路对电信号进行放大处理；最后通过U101的第8脚输出与振动强度成一定比例关系的电信号。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种磁电式机械振动传感器，其特征是它包括由弹簧、磁钢构成的拾振元件SS101、由电感L101、电容C110构成的磁电转换电路和电信号处理电路，所述的弹簧的一端安装在待感应的振动元件上，弹簧的另一端连接磁钢；弹簧作为磁电式机械振动传感器的信号采集端感应机械振动，弹簧随机械振动装置振动引起磁钢输出变化的磁场；电感L101置于磁钢的一侧，磁钢输出变化的磁场作为拾振元件SS101的磁信号输出引起磁电转换电路中电感L101周围的磁场发生改变，电感L101产生感应电压对电容C110进行充、放电，电容C110的电信号输出作为磁电转换电路的电信号输出与电信号处理电路相连，电信号处理电路的输出作为磁电式机械振动传感器的输出，输出模拟信号。
2.根据权利要求1所述的磁电式机械振动传感器，其特征是所述的磁钢或者为磁铁、磁石。
3.根据权利要求1所述的磁电式机械振动传感器，其特征是所述的磁钢的一侧连接弹簧，磁钢的另一侧一定距离处设有用于感应磁场变化的电感L101，所述的电感L101与磁钢的距离范围是：2mm-10mm。
4.根据权利要求1所述的磁电式机械振动传感器，其特征是所述的电信号处理电路包括由电阻R103、电容C111、二极管D101构成的整流电路，由单片机U101、电阻R101、R105、R107、R121构成的放大电路和由电阻R120、R104，电容C101、102、130构成的外围电路，单片机U101的电信号输出作为磁电式机械振动传感器的输出，输出振动传感信号。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017016811A1 (de) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Energieautarker schwingungssensor |
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2011
- 2011-04-19 CN CN2011201153256U patent/CN202018334U/zh not_active Expired - Fee Related
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